電磁構造連成弾性振動を用いた非接触振動制御技術の研究

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導電性構造物に変動磁場を与えることにより渦電流が生じ,この渦電流と磁場により生じる電磁力が構造物に作用する.この電磁力の強さは磁場の強さによって変化するため,この電磁力を利用した構造物の非接触振動制御が可能になると考えられる.しかし,振動制御を行うためには目標の振動を得るための磁場の強さの導出方法を確立する必要がある.また,振動の速度と磁場により生じる速度起電力が渦電流に影響を与えて磁気減衰効果として電磁力の強さを変化させるため,この制御では磁気減衰効果も考慮する必要がある.そこで,本研究では,電磁構造連成弾性振動を用いた非接触振動制御方法を確立するため,1.連成解析方法 電磁力による振動制御では,制御系の設計のためにこの振動特性を定量的に把握する必要がある.しかし,連成現象の解析は複数の系を同時に解析するため多くの計算コストを必要とする.そこで,解析効率を向上させるための連成アルゴリズムを採用した連成並列有限要素解析コードを開発し,その有効性を検討した.この解析方法では,これまでの解析方法よりも大幅な解析効率の向上および解析時間の短縮が可能となるが,その一方,連成解析特有の数値的不安定性が強くなることを確認した.2.振動制御の有効性 振動制御実験および数値シミュレーションにより,磁気減衰効果の振動制御への影響を検討した.磁場が強いケースや目標の振動の振動数を試験片の固有振動数の近くに設定するとその影響が大きくなるため,磁気減衰効果を考慮した振動制御が必要不可欠になることを確認した.また,磁気減衰効果を考慮しない振動制御では目標の振動が得られない,整定時間が長くなるといった問題が生じるが,本方法では短い整定時間で目標の振動が得られることを確認した.